Кремнезем в воде преимущественно существует в виде неорганических соединений кремниевой кислоты, и промышленность единообразно измеряет его как диоксид кремния (SiO₂). Согласно GB/T 12149-2017, Определение кремния в промышленной оборотной охлаждающей воде и котловой воде, кремнезем в воде существует в четырех формах:
1. Растворенный кремнезем (реактивный кремнезем) Состоит в основном из мономерной ортокремниевой кислоты (H₄SiO₄) и метакремниевой кислоты (H₂SiO₃); обнаруживается методом молибдатной колориметрии. Размер частиц 10,5, небольшая доля диссоциирует на силикатные ионы.
2. Коллоидный кремнезем (нереактивный кремнезем) Образуется, когда молекулы кремниевой кислоты полимеризуются в коллоиды поликремниевой кислоты, с размером частиц от 1 нм до 1 мкм. Обычная коагуляция удаляет только около 60%, и он легко проходит через мембраны ультрафильтрации и обратного осмоса.
3. Адсорбированный кремнезем Кремнезем, адсорбированный на поверхности осадка, гидроксида железа или хлопьев карбоната кальция; большая его часть может быть удалена путем обычной седиментации и фильтрации.
4. Твердый кремнезем Твердые частицы, такие как песок, гравий и силикатные минералы, которые могут быть полностью задержаны решетками и фильтрацией кварцевым песком.
Для систем с нулевым сбросом жидкости (ZLD) и испарительных систем MVR растворенный кремнезем и коллоидный кремнезем являются наиболее опасными. Поскольку они проходят через мембранную систему, они непрерывно концентрируются, и их концентрации умножаются, что делает их основной причиной образования кремнеземных отложений.
Основные причины, по которым водоочистка должна удалять кремнезем, и опасности кремнезема:
1. Повреждение систем мембранной фильтрации обратного осмоса / нанофильтрации Коллоидный кремнезем образует плотный гелевый слой на поверхности мембраны, в то время как растворенный кремнезем осаждается в виде кремнеземных отложений после непрерывной концентрации. Согласно HJ 579-2010, Техническая спецификация для мембранной очистки сточных вод, индекс SDI питающей воды RO должен быть ≤ 5. Избыточный кремнезем напрямую поддерживает высокий уровень SDI, проявляясь в ежемесячном росте трансмембранного давления, снижении производительности более чем на 30% и преждевременном выходе из строя мембранных элементов в течение 1-2 лет. Кремнеземные отложения не могут быть растворены обычными кислотными или щелочными чистками; только плавиковая кислота может их удалить, что значительно увеличивает расход химикатов и риски безопасности на месте.
2. Фатальное воздействие на испарительно-кристаллизационные системы MVR Отраслевые стандарты четко указывают, что диоксид кремния в питающей воде испарителя MVR не должен превышать 50 мг/л, в то время как в проектах по переработке солевых ресурсов он должен контролироваться в пределах 10 мг/л. При высокотемпературной концентрации кремниевая кислота полимеризуется, образуя плотные, твердые отложения силиката магния и силиката кальция, которые прочно прилипают к стенкам труб теплообменника. Обладая теплопроводностью всего 1/100 от нержавеющей стали, кремнеземные отложения напрямую увеличивают энергопотребление на испарение на 40%. Будучи чрезвычайно твердыми, они трудно удаляются обычной кислотной промывкой и требуют остановки для промывки водой под высоким давлением; каждая такая остановка на техническое обслуживание может занимать 3-7 дней. Как только трубопроводы блокируются кремнеземными отложениями, производительность системы резко падает, а также существует экологический риск сброса сточных вод, не соответствующих нормам.
3. Вторичные каскадные экономические потери Кремнезем, попадающий в кристаллизованный солевой продукт, делает соль черной и не соответствующей стандартам качества, что делает ее не продаваемой как промышленная соль и вынуждает утилизировать как опасные отходы — по цене до 10 раз выше. Между тем, частые циклы запуска-остановки и повторные химические чистки генерируют большие объемы опасного шлама, а в сочетании с химическими расходными материалами, трудозатратами и простоями производства общие эксплуатационные расходы и расходы на техническое обслуживание умножаются.
Кремнеземные отложения имеют три основные характеристики — сложность очистки, необратимое повреждение и сильный износ оборудования — и являются ключевой скрытой угрозой для стабильной работы систем мембранной концентрации и испарительно-кристаллизационных систем.
Все отраслевые проектные нормы четко указывают, что десиликация не может быть исправлена или отремонтирована нижестоящим оборудованием; она должна быть основной частью предварительной обработки, со строгим контролем ключевых параметров процесса, таких как pH, дозировка химикатов и время реакции. На основе фактического качества воды проекта и целей переработки ресурсов должны быть выбраны соответствующие процессы — такие как осаждение магниевых солей, трубчатая мембрана и полировка смолой для удаления кремнезема — для контроля диоксида кремния в питающей воде в пределах стандартных лимитов. Только таким образом можно эффективно снизить комплексные затраты, связанные с отказами оборудования, остановками на техническое обслуживание и утилизацией опасных отходов, обеспечивая долгосрочную стабильную и соответствующую нормам работу всей системы водоочистки.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
